一种具有故障保护功能的开关电源及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种具有故障保护功能的开关电源及其控制方法，该开关电源包括：储能元件，能够储存能量；开关，电耦接至所述储能元件，在所述开关导通时所述储能元件存储能量，在所述开关关断时所述储能元件中存储的能量被传送至负载；控制电路，电耦接至所述开关，产生控制信号以控制所述开关的导通与关断；故障检测电路，检测所述开关电源是否处于故障状态；故障计时电路，电耦接至所述故障检测电路和所述控制电路，对持续故障状态计时，在计时超过第一预设时间时屏蔽所述控制电路，使所述控制信号关断所述开关。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种开关电路，特别地，涉及一种具有故障保护功能的开关电源。
技术介绍
如今，许多电子设备均需要直流供电电压，而该直流供电电压通常来自于 适配器。适配器从墙上插座(电网)获得交流电压，通过一整流桥将该交流电 压转换为一不控直流电压，并通过一开关电源将该不控直流电压转换为所需的 直流供电电压。开关电源通常采用变压器或电感作为储能元件。例如在反激变换器中即采 用变压器作为储能元件， 一开关电耦接至变压器的原边，控制电路控制该开关 的导通与关断，使能量交替地在变压器中被存储或被传递到变压器的副边。变 压器的副边经过滤波器在输出电容两端产生一输出电压，该输出电压即为反激 变换器的直流输出电压。直流输出电压的增大和减小与传递到负载的功率大小 相关，负载增大会导致直流输出电压减小，而负载减小则会导致直流输出电压 增大。通常情况下，直流输出电压被反馈至控制电路以使开关电源能补偿负载 的变化。为了使开关电源在各种故障状态下不被损坏，需要为其提供各种保护，例 如过温保护、过流保护、过压保护、过载保护以及输入欠压保护等。常用的保 护方法为一旦监测到开关电源工作异常，则将其立即关闭。但在某些情况下， 这种保护方法会导致误操作。例如在过载保护中，通常是通过检测开关电源的 输出电压来判断是否过载，若输出电压低于一阈值，则开关电源被视为过载。 但在开关电源刚启动时，输出电压因尚未被建立而小于该阈值，开关电源亦会 被视为过载而立即被关闭，从而导致开关电源无法正常启动。
技术实现思路
本专利技术提供，对开关电源 的持续故障状态计时，若计时超过一预设时间，则关断该开关电源中的开关，使开关电源停止工作，以达到避免误保护的目的。依据本专利技术提出的一种具有故障保护功能的开关电源，包括储能元件，能够储存能量；开关，电耦接至所述储能元件，在所述开关导通时所述储能元 件存储能量，在所述开关关断时所述储能元件中存储的能量被传送至负载；控 制电路，电耦接至所述开关，产生控制信号以控制所述开关的导通与关断；故 障检测电路，检测所述开关电源是否处于故障状态；故障计时电路，电耦接至 所述故障检测电路和所述控制电路，对持续故障状态计时，在计时超过第一预 设时间时使所述控制信号关断所述开关，并屏蔽所述控制电路。依据本专利技术提出的一种具有故障保护功能的幵关电源的控制方法，包括 将开关电耦接至储能元件，在所述开关导通时所述储能元f^存储能量，在所述 开关关断时所述储能元件中存储的能量被传送至负载；通过控制电路产生控制 信号以控制所述开关的导通与关断；通过故障检测电路检测所述开关电源是否 处于故障状态；通过故障计时电路对持续故障状态计时，在计时超过第一预设 时间时使所述控制信号关断所述开关，并屏蔽所述控制电路。本专利技术采用上述结构的电路和/或上述方法，对开关电源的持续故障状态计 时，在计时超过一预设时间时关断该开关电源中的开关，使开关电源停止工作， 从而避免了一旦检测到故障状态就立即关断开关电源会引起的误操作，更好地 保护了开关电源。附图说明图1为根据本专利技术一实施例的具有故障保护功能的开关电源的框图； 图2为根据本专利技术一实施例的具有故障保护功能的开关电源的波形图； 图3为根据本专利技术另一实施例的具有故障保护功能的开关电源的波形图； 图4为根据本专利技术一实施例的具有故障保护功能的关断时间控制开关电源 的电路图5为根据本专利技术另一实施例的具有故障保护功能的关断时间控制开关电 源的电路图6为根据本专利技术一实施例的具有故障保护功能的准谐振控制开关电源的 电路图7为根据本专利技术另一实施例的具有故障保护功能的准谐振控制开关电源 的电路图8为根据本专利技术一实施例的具有故障保护功能的定频控制开关电源的电 路图9为根据本专利技术另一实施例的具有故障保护功能的定频控制开关电源的11图10为根据本专利技术一实施例的具有故障保护功能的开关电源的控制方法的流程图。具体实施例方式下面将详细描述本专利技术的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用 于举例说明，并不用于限制本专利技术。图1为根据本专利技术一实施例的具有故障保护功能的开关电源的框图，包括开关转换电路101、控制电路102、故障检测电路103和故障计时电路104。开 关转换电路101包括开关和储能元件，其中储能元件能够储存能量，开关电耦 接至储能元件，在开关导通时储能元件存储能量，在开关关断时储能元件中存 储的能量被传送至负载。开关转换电路101可为任何DC/DC (直流/直流变换) 拓扑，如BUCK (降压)电路、BOOST (升压)电路、BUCK-BOOST (升-降压)电 路、FLYBACK (反激)电路以及FORWARD (正激)电路等。控制电路102电耦接 至开关转换电路101，产生控制信号CTRL以控制开关转换电路101中开关的导 通与关断。在一个实施例中，开关转换电路101的工作参数，例如电压、电流、 功率等，被反馈至控制电路102，控制电路102据之产生控制信号CTRL。故障 检测电路103电耦接至开关转换电路101，通过监测开关转换电路101的工作参 数，例如温度、电压、电流、功率等，来判断开关转换电路101是否处于故障 状态，并产生故障信号FAULT。当检测到故障状态时，故障信号FAULT有效，反 之无效。故障状态可为过温、过流、过压、过载、输出短路、输入欠压等。故 障计时电路104电耦接至故障检测电路103和控制电路102，接收故障信号 FAULT,并产生屏蔽信号DISABLE。故障计时电路104对有效的故障信号FAULT 进行计时，若故障状态消失，则将计时清零。在开关转换电路101正常工作以 及故障计时未达到第一预设时间Tf^时，屏蔽信号DISABLE无效，控制电路102 正常工作，控制开关的导通与关断。若故障计时达到第一预设时间Tfault，屏蔽信 号DISABLE有效，控制电路102被屏蔽，失去对开关的控制，控制信号CTRL将 开关关断。在一个实施例中，在控制电路102被屏蔽后，若故障状态消失，则屏蔽信号 DISABLE无效，控制电路102被释放，重新恢复对开关的控制，这种故障保护模 式被称为自动重启模式。图2为根据本专利技术一实施例的具有故障保护功能的开 关电源的波形图，其中故障信号FAULT和屏蔽信号DISABLE均为高电平有效，1控制信号CTRL为高电平时开关导通，为低电平时开关关断。由图可知，在t〈tl 时，开关电源正常工作，未出现故障状态，故障信号FAULT无效。在tH时亥U， 故障状态出现，故障信号FAULT有效，故障计时电路104开始计时。在tl〈t〈t2， 故障状态一直存在，故障计时电路104持续计时，至t二t2时刻，故障计时为T,, L〈Tfauu，所以在此期间屏蔽信号DISABLE无效，控制电路102正常工作，未被 屏蔽。在tt2时刻，故障状态消失，故障信号FAULT无效，故障计时被清零。 在t2〈t〈t3，开关电源正常工作，未出现故障状态，故障信号FAULT无效。在 t^3时刻，故障状态出现，故障信号FAULT有效，故障计时电路104开始计时。 在t3〈t〈t4，故障状态一直存在，故障计时电路104持续计时。在t二t4时刻， 故障计时第一预设时间Tf到，屏蔽信号DISABLE有效，控制电路102被屏蔽， 控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有故障保护功能的开关电源，包括：　储能元件，能够储存能量；　开关，电耦接至所述储能元件，在所述开关导通时所述储能元件存储能量，在所述开关关断时所述储能元件中存储的能量被传送至负载；　控制电路，电耦接至所述开关，产生控 制信号以控制所述开关的导通与关断；　故障检测电路，检测所述开关电源是否处于故障状态；　故障计时电路，电耦接至所述故障检测电路和所述控制电路，对持续故障状态计时，在计时超过第一预设时间时使所述控制信号关断所述开关，并屏蔽所述控制电 路。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡进，张军明，任远程，
申请(专利权)人：成都芯源系统有限公司，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]